09.153/2011/LRB

Erläuterung zur Globalstrahlungskarte des DWD

Definition

Die Globalstrahlung ist die am Boden von einer horizontalen Ebene empfangene Sonnenstrahlung und setzt sich aus der direkten Strahlung (der Schatten werfenden Strahlung) und der gestreuten Sonnenstrahlung (diffuse Himmelsstrahlung) aus der Himmelshalbkugel zusammen. Bei Sonnenhöhen von mehr als 50° und wolkenlosem Himmel besteht die Globalstrahlung zu ca. ¾ aus direkter Sonnenstrahlung, bei tiefen
Sonnenständen (bis etwa 10°) nur noch zu ca. ¹⁄3.
Es ist die Bestrahlungsstärke in W/m² von der Bestrahlung in Wh/m² zu unterscheiden, die das Produkt aus Bestrahlungsstärke und der Dauer des Bestrahlungsvorganges beschreibt. Auf der Grundlage der Zeiteinheit einer Stunde hat das zugehörige Stundenmittel der Bestrahlungsstärke den gleichen Zahlenwert wie die Bestrahlung.

Regionale Verteilung

Die mittlere Jahreskarte der Globalstrahlung 1981 – 2010 (siehe rechts) zeigt grob eine Drei- teilung des Strahlungsklimas in Deutschland: Eine Zone besonders hoher Einstrahlung erstreckt sich von Bayern über Baden-Württemberg bis nach Rheinhessen. Sie entsteht durch die südlichere Breitenlage und das wolkenärmere, kontinentalere Klima. Eine zweite Zone hoher Einstrahlung beginnt in Sachsen und erstreckt sich über das östliche Brandenburg bis an die Küste Mecklenburg-Vorpommerns. Einflussfaktoren sind im Ostseeraum die geringere konvektive Wolkenbildung im Frühjahr und Frühsommer über dem noch kalten Wasser und die stärkere Kontinentalität.
Eine strahlungsärmere Zone reicht von den Mittelgebirgen bis nach Schleswig-Holstein. Ursache für die niedrigere Einstrahlung ist hier die häufige Zufuhr von feuchten Meeres-Luftmassen, die das typisch wolkenreiche, maritime Klima Nordwest-Deutschlands prägt. Durch Stau an den Hügel-/Bergketten der Mittelgebirge wird die Wolkenbildung zusätzlich verstärkt. Lediglich die strahlungsbegünstigten Nordseeinseln bilden eine Ausnahme.

Datenbanken für Solarstrahlung

Die vollständigste Auflistung von Datenbanken für Solarstrahlung habe ich bei Volker Quaschning entdeckt. Er verweist auf einen Artikeln erschienen in Sonne Wind & Wärme 8/2001 S.39-41.

Tab. 1: Die wichtigsten Datenbanken im Überblick. E.S.R.A. steht für European Solar Radiation Atlas, WRDC für World Radiation Data Center Quelle: Eigene Recherchen

E.S.R.A 1996 E.S.R.A 2000 METEONORM 4.0 Climate1 S@tel-Light WRDC
Form Bucha mit
Diskette
CD mit
zwei Büchernb
CD und
Handbuch
CD-ROM Internet Internet
Preis 65,96 Euro 380 Euro 368 Euro 150 US$c kostenlos kostenlos
Anbieter Springer Ecole de Mines Meteotest, Schweiz Uni Flensburg S@tel-Light NREL
Gebiets-
abdeckung
Europa und
Nordafrika
Europa und
Nordafrika
weltweit weltweit Europa und
Nordafrika
weltweit
Datend G,D G,D,T,L G,D,T,W,F,L G,T,W,F G,D G,D
Messperiode 1966-1975 1981-1990 verschieden verschieden 1996-1997e 1964-1993
Auflösungf m m,h g m,h m hh m
Standortzahl 340 586 >2.400 >1.200 250.000 1.195
Räumliche
Interpolation
nein nein ja nein ja nein

 

a ISBN 3-540-61179-7
b ISBN 2-911762-22-3
c zuzüglich Versand
d G=Globalstrahlung, D=Diffusstrahlung, T=Temperatur, W=Wind, F=Luftfeuchte, L=Luftdruck
e 1998 bis 2000 in Vorbereitung
f m=Monats-Mittelwerte, h=Stunden-Mittelwerte, hh=Halbstunden-Momentanwerte
g Stundenwerte nur von einzelnen Standorten

Tab. 2: Strahlungsdaten im Internet für Deutschland, Europa, die USA und für die ganze WeltQuelle: Eigene Recherchen

Web-Adresse Gebiet Kurzbeschreibung
www.dwd.de/research/klis/ Deutschland Klima-Informationssystem des Deutschen Wetterdienstes
www.ensmp.fr/Fr/services/ PressesENSMP/Collections/ScTerEnv/ Livres/atlas_tome2.htm Europa Beschreibung und Bestellinformation für den European Solar Radiation Atlas (E.S.R.A.)
www.satellight.com Europa S@tel-Light-Homepage
www.sev-bayern.de Europa ab September 2001 Link zur Wetter-Schwalbe der FH Müchen
www.pvsat.de Europa Informationen über das PV-SAT-System
www.dlr.de/TT/system/projects/ Stk/steps Europa, Afrika, Asien Übersicht über das STEPS-System
rredc.nrel.gov/solar USA NREL Solar Radiation Resource Information
rredc.nrel.gov/solar/pubs/tmy2/ USA 239 typische meteorologische Datensätze für die USA
www.meteotest.ch weltweit Meteonorm Schweiz
www.econzept.de weltweit Meteonorm-Vertrieb Deutschland
www.climate-one.de weltweit Climate1-Homepage
www.physik.uni-oldenburg.de/ehf/insel/insel.html weltweit Informationen zur INSEL-Software
eosweb.larc.nasa.gov/sse weltweit NASA Surface Meteorology and Solar Energy Data
wrdc-mgo.nrel.gov weltweit World Radiation Data Center (WRDC)
www.mauisolarsoftware.com weltweit Worldwide Hourly Climate Generator mit 2.000 Standorten

Karte der Sonneneinstrahlung in 75m Auflösung

Die Karte gibt die Sonneneinstrahlung auf geneigter Fläche wieder. Die Daten für die Berechnung der „durchschnittlichen“ Einstrahlung basieren auf dem SRTM Höhenmodell und den vom Deutschen Wetterdienst kalibrierten Klimadaten, welche einem langjährigen Mittel entsprechen. Für die Ableitung eines Ertragspotenzials auf Dächern sind dieses Daten nicht geeignet, keine Nahverschattung berücksichtigt wird und die hier berechneten Daten auf der geneigten Hangfläche bzgl. Neigung und Exposition natürlich nicht auf Dachflächen übertragen werden können.

Die Daten wurden mit der Spatial Analyst Erweiterung für ArcGIS for Desktop berechnet.

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Sie können die eingebettete Seite über den folgenden Verweis
aufrufen: Solarkarte

Global solar radiation – Mittlere Globalstrahlung für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland


Größere Kartenansicht

Zur Zeit arbeite ich mit den Daten zur  Globalstrahlung des DWD. Die Daten geben die mittlere Globalstrahlung für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland aus dem Zeitraum von 1981 bis 2010 wieder. Die Rasterdaten der Globalstrahlung liegen als mittlere Jahressumme in kWh/m² vor.

Basis sind die Messwerte von Globalstrahlungs- und anderen Stationen und vom Wettersatelliten METEOSAT. Daraus werden Globalstrahlungs-Werte bestimmt und zwar für alle Punkte in Deutschland im Abstand von 1 km.

Die bereitgestellten Daten werden auf der Basis von satellitenabgeleiteten Globalstrahlungswerten verknüpft mit stationsbezogenen Bodenmessungen ermittelt. Mittels geostatistischer Verfahren wurden die räumlich verdichteten Globalstrahlungswerte auf die Fläche in ein 1x1km-Raster übertragen. Der Einzelfehler, bezogen auf die Berechnung des jährlichen horizontalen Globalstrahlungswertes beträgt 6 %. Die Werte gelten für eine Umgebung, deren natürliche Hindernisse unter einem Höhenwinkel von 5° liegen. Sollten die Höhenwinkel der Hindernisse größer als 5° insbesondere im Osten und Westen sein, muss mit Einschränkungen der direkten Sonnenstrahlung gerechnet werden.

Globalstrahlungskarten erstellt der Deutsche Wetterdienst für jeden einzelnen Monat und für einzelne Jahre. Es gibt auch Darstellungen der mittleren Globalstrahlung je Monat und Jahr, die auf den 20-jährigen Mittelwerten aus dem Zeitraum 1981 – 2000 basieren. Globalstrahlungskarten liegen für Deutschland und als Weltkarte der mittleren jährlichen Globalstrahlung vor.

Quelle: Deutscher Wetterdienst, Regionales Klimabüro Hamburg.

Ansprechpartner: Dieter Noga
Telefon: 069 / 80 62 – 60 29
dieter.noga@dwd.de
Datum: 11. Juli 2012

Nutzungshinweise:

Die Daten gehören zur Grundversorgung und unterliegen nachfolgenden Nutzungsrechten:

Alle als Grundversorgung gekennzeichneten Leistungen des Deutschen Wetterdienstes sind urheberrechtlich geschützt. Vervielfältigung und Verbreitung sind, auch auszugsweise, mit Quellenangabe gestattet. Meteorologische Aussagen sowie Graphiken und Bilder, die mit DWDLogo oder einem Urheberrechtsvermerk gekennzeichnet sind, dürfen jedoch nicht verändert werden. Im Übrigen ist die Weiterverwendung nicht beschränkt.

Ein Link nach ArcGIS Online (Karte in UTM) findet sich unter:
http://www.arcgis.com/home/item.html?id=e4d80c0d39384f9c965c950269755378

 

Standortkataster für Lärmschutzanlagen mit Ertragsprognose für potentielle Photovoltaik-Anwendungen sowie Wildbarrieren

Das Geographische Institut der Universität Heidelberg, Abteilung Geoinformatik, und geomer erstellen gemeinsam ein Kataster zur Berechnung des Photovoltaikpotenzials an Lärmschutzwänden.

Aktuell werden verschiedene Ansätze zur Kombination von Photovoltaik mit Lärmschutzeinrichtungen an Bundesfernstraßen erprobt. Um in Planungen zur Instandsetzung von bestehenden Lärmschutzeinrichtungen oder bei Neuplanungen die Option der Kombination mit Photovoltaik-Elementen frühzeitig berücksichtigen zu können wird eine Aufstellung des möglichen Photovoltaik-Ertrages entlang von Bundesautobahnen und -fernstraßen benötigt. Daher soll im Rahmen des Vorhabens ein Kataster erstellt werden, mit dessen Hilfe der potentielle Photovoltaik-Ertrag an jeder Stelle des Bundesfernstraßennetzes berechnet wird. Neben Lärmschutzeinrichtungen sollen im Kataster Standortdaten zu Wildbarrieren (beispielsweise Zäune, Ausführung von Mittelstreifen und Seitenbereich) erfasst werden, um effektiv Aussagen zum bestehenden oder anzustrebenden Schutzniveau in Lebensraumkorridoren treffen zu können.

Neben dem bundesweiten Kataster von Lärmschutzeinrichtungen und Wildbarrieren liegen die innovativen Aspekte in der Entwicklung von Ertragsmodellen auf Grundlage von 3D-Daten für Lärmschutzeinrichtungen.